Rannsóknir á vinnslu- og glæðingartækni kvarsglers

Þessar rannsóknir á vinnslu- og glæðutækni kvarsglers miða að ljósleiðaraframleiðslu og tengdum verkefnum. Það leitast við að bæta stöðugleika kvarsvara við hátt og eðlilegt hitastig með æfingum og tryggja hnökralausa notkun á vörum í ýmsum aðstæðum.

Kvarsgler er flokkað eftir vinnsluaðferðum, notkun og útliti, svo sem bræddu gagnsæu kvarsgleri, bræddu kvarsgleri, gashreinsað gagnsætt kvarsgler, tilbúið kvarsgler, ógegnsætt kvarsgler, sjónkvarsgler, kvarsgler fyrir hálfleiðara og kvarsgler. gler fyrir rafljósgjafa. Þessum er skipt í tvo meginflokka: gagnsæ og ógagnsæ. Byggt á hreinleika er því skipt í þrjá flokka: hár hreinleika, venjulegt og dópað.

Afglerjun háhitaþolins kvarsglers er eðlislægur galli. Kvarsgler hefur hærri innri orku en kristallað kvars, sem gerir það að varmafræðilega óstöðugt metstöðugt ástand. SiO2 sameindir flýta fyrir titringi og mynda kristalla eftir langvarandi endurröðun og stefnu. Kristöllun á sér stað aðallega á yfirborðinu, í kjölfarið koma innri gallar, þar sem þessi svæði eru viðkvæm fyrir mengun, sem leiðir til staðbundinnar uppsöfnunar óhreinindajóna. Sérstaklega draga alkalíjónir (eins og K, Na, Li, Ca, Mg) úr seigju þegar þær fara inn í netið og flýta fyrir glerungseyðingu.

Þessi grein fjallar um unnin kvarsíhluti, sem nær aðeins yfir gagnsætt tilbúið þétta kvarsgler.

Við vinnslu kvarsglers er venjulega notaður vetnis-súrefnislogi, með vinnsluhitastig um 1500-1600°C.

Gler er lélegur hitaleiðari. Þegar kvarsgler (án þrýstings) er hitað eða kælt er ytra lag kvarsglersins beint hitað eða byrjar að kólna fyrst og innra glerið er hitað (hitaleiðing flytur ytri hita inn) eða kælt eftir það . Þetta skapar hitamun á yfirborði og innra hluta kvarsglersins. Við upphitun er yfirborðshiti beint upphitaðs kvarsglers hátt og innra hitastig kvarsglersins sem fær hita er lágt, sem veldur því að ytra lag upphitaðs kvarsglers stækkar. Innra lægra hitastig reynir að viðhalda upprunalegu ástandi sínu og hindrar stækkun ytra lagsins. Þannig eiga sér stað stækkun og andstæðingur-þenslu innan kvarsglersins, sem skapar tvenns konar álag vegna víxlverkunar: þrýstiálag og togálag. Krafturinn sem reynir að koma í veg fyrir að ytra lag kvarsglers þenist inn á við og verkar á ytra lagið er kallað þrýstiálag, en krafturinn sem beitt er af ytra laginu af kvarsgleri sem þenst út inn á við er þekktur sem togspenna.

Þar sem þrýstistyrkur kvarsglers er miklu meiri en togstyrkur þess, geta innri og ytri lögin af kvarsgleri staðist verulegan hitamun við upphitun. Við vinnslu með lampa er hægt að hita kvarsgler beint í vetnis-súrefnisloga án þess að brotna. Aftur á móti, þegar kvarsgler hitað í 500°C eða hærra er sett í kælivatn, sprungur það auðveldlega.

Álagsdreifingin sem myndast við lampavinnslu er í grófum dráttum sem hér segir:

1. Streita í snúningsbræðslu Hendur stjórnandans snúast og bræða glerrörið í kyndilloganum. Þar sem glerrörið er hitað með snúningi frekar en í bráðna hlutanum kemur streita fram sem hringlaga línur.
2. Streita í hliðarbræðslu Fyrir op, hliðartengingar og þversum innri kjarnasuðu á kvarsrörum snýst kvarsrörið ekki, sem veldur annarri álagsdreifingu en nefnt er hér að ofan. Á þessum tíma er álagið dreift um bráðna hlutann.
3. Streita í hringliðum Hringsamskeyti vísa til suðu á innri kjarna.
4. Streita í lokuðum endum jakkavara Vörur úr kvars hljóðfærajakka koma í ýmsum gerðum en eru allar innsiglaðar. Til dæmis, í venjulegu beinni eimsvala rör, þegar báðir endar eru innsiglaðir, er álag til staðar ekki aðeins á ytri jakkanum heldur einnig á innri kjarna, sem leiðir til verulegs álags.

Stærð streitu er mismunandi eftir hitamun og þykkt kvarsglersins. Því meiri sem hitamunurinn er og því þykkara sem glerið er, því meiri streita. Þess vegna er streitulosun sérstaklega mikilvægt.

Hitaálag í kvarsglervörum má skipta í tímabundna streitu og varanlega streitu.

Tímabundið álag á sér stað þegar hitabreyting glersins er undir álagshitastiginu, sem leiðir til ójafns heildarhita vegna lélegrar hitaleiðni, sem skapar ákveðna hitaálag. Þetta hitauppstreymi er til staðar vegna hitamunarins og er þekkt sem tímabundið álag.

Það skal tekið fram að þar sem kvarskjarnastangirnar sem venjulega eru unnar innihalda mismunandi efnafræðileg efni, er hætta á að þær hitni ójafn. Þess vegna, eftir splæsingu, ætti að nota logann til að hita stangarhlutann jafnt og gera heildarhitastigið eins slétt og mögulegt er, sem dregur verulega úr tímabundnu álagi kvarskjarna stangarinnar.

Þegar gler kólnar fyrir ofan álagspunktshitastigið hverfur varmaálagið sem myndast af hitamismuninum ekki alveg eftir kælingu niður í stofuhita, þannig að einhver streita verður eftir í glerinu. Stærð varanlegrar streitu fer eftir kælihraða yfir álagshitastiginu, seigju kvarsglersins, hitastækkunarstuðlinum og þykkt vörunnar.

Eins og getið er hér að ofan hefur varanleg streita sem myndast eftir vinnslu kvarsstöngarinnar áhrif á síðari vinnslu og framleiðslu. Því er aðeins hægt að útrýma varanlegu álagi með glæðingu.

Almennt eru glervörur glóðar eftir vinnslu. Glæðing vísar til hitameðhöndlunarferlis milli umbreytingarhitastigs og álagspunktshitastigs til að útrýma hitauppstreymi sem myndast við framleiðsluferlið. Venjulega, því stærri sem stækkunarstuðull glersins er, því stærra sem þvermálið er og því flóknara sem vöruástandið er, því alvarlegri er álagið. Eins og fyrr segir hefur kvarsstöngin sem snert er við stór þvermál og inniheldur blandaðar kjarnastengur, svo stranga hitameðferð er nauðsynleg til að fjarlægja streitu.

Í raunverulegri framleiðslu er ómögulegt að útrýma algjörlega streitu innan stangarhlutans við glæðingu kvarsstöngarinnar. Hins vegar er afgangsmagnið svo lítið að það er ekki auðvelt að greina það jafnvel undir skautasjá.

Fræðilega séð þýðir hæsta glæðingarhitastigið að hægt er að útrýma 95% af streitu eftir 3 mínútur; lægsta hitastigið í glæðingu leiðir til 5% streitulosunar eftir 3 mínútur. Í framleiðsluaðferðum er algengt hitastig 50°C lægra en hæsta útglöðuhitastigið og 100°C hærra en lægsta útglöðuhitastigið. Það eru margar leiðir til að glæða en aðalaðferðin er glæðing í ofni sem er í brennidepli í þessari umræðu.

Samkvæmt glæðingarreglunni sem nefnd er hér að ofan er glæðing kvarsglers skipt í fjögur stig: hitunarstig, stöðugt hitastig, kælistig og náttúrulegt kælistig.

1. Upphitunarstig Fyrir kvarsgler er þetta verk byggt á glæðingarkröfum sjónvara. Allt hitunarferlið felur í sér hæga upphitun í 1100°C. Samkvæmt reynslu er hitastigshækkunin 4,5/R²°C/mín, þar sem R er radíus kvarsglerafurðarinnar.
2. Stöðu stöðugt hitastig Þegar kvarsstöngin nær raunverulegu hæsta útglöðuhitastigi er ofninum haldið við stöðugt hitastig til að tryggja jafna upphitun vörunnar og undirbúa hana fyrir næsta kæliþrep.
3. Kælistig Til að útrýma eða framleiða mjög lítið varanlegt álag meðan á kæliferli kvarsstangarinnar stendur, ætti að lækka hitastigið hægt til að koma í veg fyrir mikinn hitastig. Kælihraðinn er sem hér segir:
   • 1100°C til 950°C: 15°C/klst
   • 950°C til 750°C: 30°C/klst
   • 750°C til 450°C: 60°C/klst
4. Náttúrulegt kælistig Undir 450°C er slökkt á straumnum til glæðingarofnsins og umhverfinu viðhaldið án þess að breyta einangrunarumhverfinu þar til það kólnar náttúrulega niður fyrir 100°C. Undir 100°C er einangrunarumhverfið opnað og það kólnar niður í stofuhita.

Tíminn og hitastigið sem taka þátt í ofangreindum skrefum er byggt á fræðilegum niðurstöðum og framleiðsluaðferðum. Mynd 1 sýnir misheppnaðar tilraunavörur vegna ójafnrar hitunar sem stafar af of stuttum upphitun eða stöðugum hitatíma.

Við framleiðslu og vinnslu kvarsglers er streita til staðar í vörunum á hvaða stigi sem er, hvort sem það er tímabundið eða varanlegt. Aðferðir eins og „logi“, „HF-sýra“ og „glæðingarofn“ er hægt að nota til að fjarlægja tímabundið álag eða draga úr varanlegu álagi. Að fjarlægja streitu er mikilvægt til að bæta vélrænan stöðugleika og sjónræna einsleitni kvarsvara.

At GlobalQT (Global Quartz Tube), we specialize in high-quality quartz glass products with customizable solutions to meet your specific needs. For more information, visit our vefsíðu eða hafðu samband við okkur með tölvupósti á contact@globalquartztube.com.